(57)【要約】【課題】外気温度が氷点以下に低下したときのコイルの凍結防止を図る。【解決手段】空調用外気処理装置Ｘが、熱源機器１と温水コイル21を備えた熱交換コイルユニット２との間で圧力配管〔熱媒水往管11；熱媒水還管14〕を介して高温水（150〜120℃）を往還させ、該熱交換コイルユニット２のケーシング３内に外気導入ダクト６を介して導入した外気を加熱して温調空気（20〜40℃）を生成し、送風機４によりに室内側へ送出する構成を有する。冬期のコイル凍結を防止するために、外気導入ダクト６に介設したモータダンパ７の後流の管路に凍結防止温度センサ61を設け、ケーシング３内に熱交換コイルユニット２に非接触で投光器５〔発熱光源機器〕を臨設するとともに、投光器５の発停を、送風器４の発停状態と周辺機器の動作状態と凍結防止温度センサ61からの信号出力に基づき、それぞれ異なる稼働条件下で連係して作動制御するインターロック手段10を設けている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源機器から温水コイルを備えた熱交換コイルユニットの間に温水又は高温水（以下、熱媒水に同じ。）の往管と還管を配設して往還させ、熱源機器から温水コイルに熱媒水を供給し、外気導入ダクトから取り込んだ外気を加熱して温調空気を生成し、熱交換後の熱媒水を熱源機器に戻す熱交換コイルユニットと、温調空気を送風ダクトを介して室内側に送出する送風機とをケーシング内に収容し、熱媒水往管の管路に温水コイルへの供給量を調整する流量調整弁を介設し、送風ダクトの管路には温調空気が設定温度か否かを検出する温度センサを設置し、該温度センサからの信号出力に基づき流量調整弁を作動制御するようにした空調用外気処理装置において、
冬期のコイル凍結防止機能を備えた空調用外気処理装置であって、
前記ケーシング内に放射熱源となる発熱光源機器を設け、かつ、熱交換コイルユニットに非接触で臨設してなることを特徴とする空調用外気処理装置。
【請求項２】
熱源機器から温水コイルを備えた熱交換コイルユニットの間で熱媒水往管と熱媒水還管からなる圧力配管を介して１５０〜１２０℃の高温水を往還させ、該熱交換コイルユニットのケーシング内に外気導入ダクトを介して導入した外気を熱交換により加熱して温調空気を生成し、送風機により送風ダクトを介して室内側へ送出するとともに、送風ダクトの管路に設けた温度センサからの信号出力に基づき、熱媒水往管の管路に介設した流量調整弁を作動制御するようにした空調用外気処理装置において、
冬期のコイル凍結防止機能を備えた空調用外気処理装置であって、
外気導入ダクトに介設されモータダンパの後流の管路に設置した凍結防止温度センサと、ケーシング内に熱交換コイルユニットに非接触で臨設した発熱光源機器と、
前記発熱光源機器の発停を、送風機の運転時及び停止時における該送風機の発停状態と、経路開閉機器の動作状態と、前記凍結防止温度センサからの信号出力に基づき、それぞれ異なる稼働条件下で連係して作動制御するためのインタロック手段を有してなることを特徴とする空調用外気処理装置。
【請求項３】
インタロック手段が、送風機の運転時に流量調整弁を絞り制御する動作状態と、凍結防止温度センサの信号出力との連関を稼働条件とするものである請求項２記載の空調用外気処理装置。
【請求項４】
インタロック手段が、送風機の停止時にモータダンパを遮断する動作状態と、凍結防止温度センサの信号出力との連関を稼働条件とするものである請求項２記載の空調用外気処理装置。
【請求項５】
発熱光源機器が白熱電球、赤外線電球その他の発熱光源を用いた投光器である請求項１又は２記載の空調用外気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水コイルに温水又は高温水を往還させて熱交換により空調用の外気温調をおこなう空気調和設備の改善に係り、詳しくは、外気温度が水の氷点以下に低下したときのコイル凍結防止機能を備えた寒冷地仕様の空調用外気処理装置に関する。なお、当該技術分野において、熱交換流体としての「温水」とは配管内に大気圧基準の点（膨張水槽の点）がある８０〜４０℃の熱媒水をいい、「高温水」とは大気圧以上の正圧配管内（加圧下）で１５０〜１２０℃の熱媒水をいうものである。以下、温水又は高温水と熱媒（又は熱媒水）は互換的に使用する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外気を導入して加熱（加温）し、室内側へ温調空気を送給する空調用機器に関し、一般事務所における冬期使用では、寒冷地であっても居室の使用勝手から外気温度の低くなる深夜早朝は設置機器の運転を停止する場合が多い。その時間帯には外気温度が水の氷点以下に低下することもあり、設置機器に内蔵配置されている温水コイル、冷温水コイル等のコイル内滞留水が凍結し、コイル破裂をひきおこすおそれがある。このため、寒冷地仕様の空調用機器には各種コイルの凍結防止対策が施され、各種の方法が提案されている。
【０００３】
まずは、空調機に配置する温水コイルを、プレコイルユニット11A とメインコイルユニット11B に分割して外気導入側に設置し、プレコイルユニット11A はメインコイルユニット11B より小さくして流量が小さくてもコイル内流速が確保できるようにする。そして、プレコイルユニット、メインコイルユニットともに上から下へ一方向に水が流れる構造としておくことで、コイルヘッダ内ショートサーキットを防ぎ、下部にある出口側コイルヘッダから送出される水温を計測し、その温度でプレコイルユニットを流れる水を入口側に設置した制御弁で制御し、凍結を防止する技術がある。（特許文献１を参照。）
【０００４】
また、コイル内の熱媒流速を下げず、その熱媒の保有する熱をフィンを介して伝熱させる技術もある。ここでは、熱交換コイルの入口側及び出口側コイルヘッダを、第１と第２の２つに系分割し、第１と第２の入口側及び出口側コイルヘッダにそれぞれ複数段の蛇行状コイルを連通連結し、熱交換必要量が少なくなった場合、第１のコイル系への通水をやめることで第２のコイル系の流速を確保し、その熱媒の保有する熱を第１コイル系へも伝熱して凍結を防止するようにしている。（特許文献２を参照。）
【０００５】
さらに、空調機の中の凍結防止が必要なコイルの外気導入側に予熱コイルを設置し、その前後に凍結防止用の温度センサを設置し、コントローラを介して温水流量制御弁開度を制御する予熱コイル系に、コントローラに外気温と日射量の計測信号を入れて。所定時間後の外気温を予測し、予熱コイルを制御する技術もある。（特許文献３を参照。）
【特許文献１】特開２００１−１８２９６８号公報
【特許文献２】特許第２９２６７０８号公報
【特許文献３】特公平４−７１１３０号公報
【０００６】
こうしたなかで、本出願人が従前開発した装置〔以下、既設装置。〕では、図２に構成を示すように、温水を熱媒とする温水コイル21（温水の流通管路を有する熱交換コイル２）を用いて外気加熱をおこなう外気処理装置（Ｙ）がある。ここで、熱媒に高温水を用いる際の熱源は、一般的には温水ボイラなどの暖房用熱源機器１である。
【０００７】
図示の既設装置Ｙでは、熱源機器１の吐出側にサプライヘッダ12を介して接続された熱媒水往管11を経由して高温水を供給し、外気導入ダクト６から取り込んだ外気を加熱して温調空気を生成し、熱交換された高温水を熱媒水還管14を経由しリタンヘッダ15を介して熱源機器１に戻すように熱媒を往還させて熱交換をおこなう温水コイル21を備えた熱交換コイルユニット２と、温調空気を送風ダクト８を介して室内側に送出する送風機４とをケーシング３内に収容している。
【０００８】
また、熱媒水往管11に流量調整弁13を介設して温水コイル21への供給量を調整するとともに、送風ダクト８の管路に温調空気が設定温度か否かを検出する温度センサ81を設置し、該温度センサ81からの信号により流量調整弁13を作動制御するように構成している。
【０００９】
また、リタンヘッダ15とサプライヘッダ12との間に逃し管16を接続し、熱媒水往管11内の圧力が一定値以上に上昇した場合に安全逃し弁17を開いて熱源機器１に還流させることにより加圧防止を図っている。
【００１０】
さらに、外気導入ダクト６にモータダンパ７を介設して、送風機４の運転時にダンパ７が開き、停止時にはダンパ７が遮断するとともに、流量調整弁13も遮断するようにインターロックをとっている。
【００１１】
しかしながら、特許文献１においては、コイルを分割してプレコイルユニットとメインコイルユニットを空調機内に設置し、プレコイルユニットの出口側コイルヘッダからの送出水温で流量制御することは、イニシャルコストの増大を来す。また、夜間等の空調機停止時については、凍結防止のために熱源機器と温水ポンプは運転しておかなくてはならず、わずかな熱量のために熱源システムの運転が必要で省エネルギ化が図れない。
【００１２】
また、特許文献２においては、１個のコイルに２系統の入口側ヘッダ〜コイル〜出口側ヘッダの群に流路を分けるという特殊な熱交換コイルを製作せねばならず、イニシャルコストの増大を来す。また、夜間等の空調機停止時については、上記同様に凍結防止のために熱源機器と温水ポンプは運転しておかなくてはならず、わずかな熱量のために熱源システムの運転が必要で省エネルギ化が図れない。
【００１３】
さらに、特許文献３においては、凍結防止が望まれるコイルの外気導入側に予熱コイルを設置し、その前段に温度センサを設置し、予熱コイルの流量と外気温予測値により制御するのであるが、イニシャルコストの増大を来す。また、この手段構成は空調機運転時のコイル凍結防止を図るものであり、空調機ファン停止時には凍結防止が図れない。
【００１４】
なお、特許文献１〜３については、新設の空調機に組み込むことができるが、既設の空調機に組み込むには改造が大がかりになりすぎて不向きである。
【００１５】
一方、既設装置Ｙでは、以下のような問題が指摘される。
【００１６】
既設装置Ｙでは、熱源機器１及び送風機４の運転中、作動過程において、送風ダクト８の管路内の温度が設定温度（例えば、20℃。）以上を満足していると、温度センサ81からの信号により流量調整弁13が作動して、温水コイル21への高温水の流量を減少させることから、温水コイル21内の流量が不均一になり、流量減少により流速が遅くなるという現象が発生する。
【００１７】
この状態において、温水コイル21の入口面には外気がその外気温度で接触し冷却され、コイル入口面の特にヘッダ部分には局部的に流量減少により滞留が生じる箇所があり、そこからコイル内滞留水の凍結が始まり、順次凍結エリアが拡大し、凍結した水の膨張によりコイルの破裂を引きおこす場合があった。
【００１８】
さらに、一般事務所ではその居室仕様勝手から、冬期夜間に空調機（送風機４）を停止した場合はより深刻であり、送風機とのインタロックで流量調整弁13が閉まり、コイル内は全滞留水となる。そして、送水が停止すると、コイル内に残る熱媒の熱で空気が上昇し、送風ダクトへ流入していき、ケーシング内が負圧になる。このときモータダンパ７にすき間などがあって氷点下の外気が空調機内に侵入すると、機内の空気温が一気に低下し、コイル内滞留水が凍結し、氷の膨張によりコイル破裂に至るという事態が発生する問題があった。
【００１９】
このように寒冷地では、冬期に空調機（送風機４）の運転停止又は温水コイル21への熱媒供給を減少又は停止した場合、温水コイル21が外気接触により氷点以下に冷却され、滞留水（熱媒水）が凍結して作動不良やコイル破損を来すという問題があった。
【００２０】
このため、ケーシング３内に凍結防止温度センサ31を設置して設定温度以下になると、流量調整弁13を開き、熱交換コイルユニット２（温水コイル21）に熱媒を流すという構成を採用したものがあるが、この場合、モータダンパ７は遮断され送風機４は停止したままであり、熱媒に１５０℃程度の高温水を用いるような装置では、ケーシング３内及び送風ダクト８の管路内の温度が上昇してしまい、ゴムやグリース等の附属機器の損傷や送風ダクト８に介設したファイヤダンパ９（防火ダンパ）の遮断を引き起こすという別の問題があり、全体として問題の解消に十分とは言えないものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
技術的解決課題は、コイル凍結を防止するための加熱（予熱）手段を、既設の空調用の外気温調を有する空調機に組み込み容易で、温水コイルを改造組込みせずに非接触で臨設することで改造を要しない点に求められる。この場合、防水処理や防塵処理を施していないコイル状電熱ヒータの設置は、ごみ付着による発火、飛沫水による漏電、ショートによる発火等、安全性の点で推奨できない。
【００２２】
また、外気導入ダクトの管路内（延いてはケーシング内）の温度検知に基づいて、加熱（予熱）手段〔本発明に関し発熱光源機器〕の発停を送風機運転時及び停止時でそれぞれ異なる稼働条件下で連係して作動操作する必要がある。
【００２３】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、上記課題を解消し、熱交換コイルユニットのケーシング内に放射熱源となる発熱機器を組み込み、外気導入ダクトの管路内の温度検知に基づき発熱光源機器の発停を送風機運転時及び停止時でそれぞれ異なる稼働条件下で連係して作動操作することにより、外気温度が氷点以下に低下したときのコイル凍結防止機能を備えた空調用外気処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
課題を解決するために本発明は、熱源機器と温水コイルを備えた熱交換コイルユニットとの間に熱媒水往管と熱媒水還管を配設して往還させ、熱源機器から温水コイルに温水又は高温水（熱媒水）を供給し、外気導入ダクトから取り込んだ外気を加熱して温調空気を生成し、熱交換後の温水又は高温水を熱源機器に戻す熱交換コイルユニットと、温調空気を送風ダクトを介して室内側に送出する送風機とをケーシング内に収容し、熱媒水往管の管路に温水コイルへの供給量を調整する流量調整弁を介設し、送風ダクトの管路には温調空気が設定温度か否かを検出する温度センサを設置し、該温度センサからの信号出力に基づき流量調整弁を作動制御するようにした空調用外気処理装置において、
冬期のコイル凍結防止機能を備えた空調用外気処理装置であって、
前記ケーシング内に放射熱源となる発熱光源機器を設け、かつ、熱交換コイルユニットに非接触で臨設してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、コイル凍結を防止するための発熱光源機器を放射熱源としているので、既設の空調用の外気温調を有する空調機に組み込み容易で、温水コイルを改造組込みせずに非接触で臨設することができる。
【００２６】
そして、外気導入ダクトの管路内（延いてはケーシング内）の温度検知に基づいて、発熱光源機器の発停を送風機運転時及び停止時のそれぞれ異なる稼働条件下で連係して作動操作するものとしているので、コイル凍結を防止することができる。そして、発熱光源機器は凍結防止をするだけの熱容量とするので温度上昇は小さく、送風ダクトの温度が設定温度以上に上昇してファイヤダンパが作動するという高温水を凍結防止熱源としたときの不都合を解消することができる。また、発熱光源機器として白熱電球を使用すれば、空調機メンテナンス用筐体内マリンランプとの共用ができ、空調機のケーシングに覗き窓があれば発熱光源機器の不具合も直ぐに発見できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の最良形態は、上記構成の空調用外気処理装置において、外気導入ダクトに介設したモータダンパの後流の管路に凍結防止温度センサを設置し、ケーシング内に熱交換コイルユニットに非接触で放射熱源となる発熱光源機器をコイルの外気導入側の面及び入口出口コイルヘッダに臨設するとともに、凍結防止温度センサからの信号出力に基づき発熱光源機器の発停を送風機運転時及び停止時のそれぞれ異なる稼働条件下で連係して作動制御するためのインタロック手段を設けている。ここで、発熱光源機器は白熱電球、赤外線電球その他の発熱光源を用いた投光器である。
【実施例】
【００２８】
本発明の一実施例について添付図面を参照して以下詳細説明する。ここで、図２に示した既設装置と同一の構成要素については同一の符号を付した。
【００２９】
図１は実施例装置の構成説明図である。
【００３０】
図示するように、実施例装置Ｘは、熱源機器１と温水コイル21を備えた熱交換コイルユニット２（２〜１０ｍ3 ）との間で圧力配管（熱媒水往管11; 熱媒水還管14）を介して熱媒(熱交換流体）としての高温水（１５０〜１２０℃）を往還させ、該熱交換コイルユニット２のケーシング３内に外気導入ダクト６を介して導入した外気を熱交換により加熱して温調空気（２０〜４０℃）を生成し、送風機４により送風ダクト８を介して室内側へ送出するとともに、熱媒水往管11に介設した流量調整弁13を、温調空気の送風ダクト８の管路に設けた温度センサ81からの信号出力に基づき作動制御するようにした空調用外気処理装置（Ｘ）である。
【００３１】
ここで、外気導入ダクト６に介設したモータダンパ７の後流の管路に凍結防止温度センサ61を設け、ケーシング３内に発熱光源機器である投光器５（５００〜８００Ｗ×２基）を設けている。投光器５は、熱交換コイルユニット２のコイルの外気導入側の面及び入口出口コイルヘッダに非接触で臨設するものである。
【００３２】
そして、送風機４の発停とインタロックをとる回路10を設け、投光器５の発停を空調機（送風機４）の稼働状態（条件）により動作を変える〔インタロック手段〕。
【００３３】
すなわち、１つには送風機の運転時に流量調整弁を絞り制御する動作状態と、凍結防止温度センサの信号出力との連関を稼働条件として、投光器の発停を制御するものであり、機器運転が流量減少（流速遅速）の状態で、導入外気（検知温度）が設定温度以下を示すとき、投光器を点灯する。この稼働条件は主に真冬日であるような冬期昼間（勤務時間帯）の機器的対応として考慮される。
【００３４】
２つには送風機の停止時にモータダンパを遮断する動作状態と、凍結防止温度センサの信号出力との連関を稼働条件として、投光器の発停を制御するものであり、機器運転が送風機の運転停止及びモータダンパ遮断の状態で、導入外気（検知温度）が設定温度以下を示すとき、投光器を点灯する。この稼働条件は主に冬期夜間や休日の機器的対応として考慮される。なお、送風機４の停止時にモータダンパ７を遮断し、かつ、流量調整弁13を閉じるインタロック回路は従来と同様に設けられている。
【００３５】
また、投光器５のランプ切れに対する警報手段として、例えば、夜間モード（送風機４の停止及びモータダンパ７の遮断）がＯＮ、凍結防止温度センサ61からの信号による投光器電磁接触器への発停信号ががＯＮのとき、投光器５の通電状態がＯＮを正常、ＯＦＦを異常とするように回路構成しておくのが好ましい。〔図示省略〕なお、図面では電子式制御機器を実施例として開示しているが、電気式制御機器を使用しても良いのはもちろんである。
【００３６】
凍結防止温度センサ61は、送風機４の作動停止時（モータダンパ遮断時）の外気導入ダクト６の管路内温度（概ね導入外気温度と同じかやや高い。）を計測するものである。このため設定温度は、外気温度を氷点温０℃と見込んで通常２℃とする。
【００３７】
一方、熱源機器１及び送風機４の運転中の温調空気の温度制御は、熱媒水往管11に介設した流量調整弁13により温水コイル21への供給量を調整することによりおこなわれるが、この流量調整弁13は、送風ダクト８の管路に設置した温度センサ81の信号出力に基づき作動制御（開度調整）されるものである。〔図２の既設装置と同様〕
【００３８】
また、リタンヘッダ15とサプライヘッダ12との間に逃し管16を接続し、熱媒水往管11内の圧力が一定値以上に上昇した場合に安全逃し弁17を開いて熱源機器１に還流させることにより加圧防止を図っている。〔図２の既設装置と同様〕
【産業上の利用可能性】
【００３９】
叙上のとおり、本発明は、熱交換コイルユニットのケーシング内に放射熱源となる発熱機器を組み込み、外気導入ダクトの管路内の温度検知に基づき発熱機器の発停を連係して作動操作することにより、外気温度が氷点以下に低下したときのコイル凍結を防止できるとともに、安全性が高く消費電力も小さいものであり、既設装置に簡単に設置導入できるので利便性があり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例装置の構成説明図である。
【図２】既設装置の構成説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  熱源機器
２  熱交換コイルユニット
21  温水コイル
３  ケーシング
31  凍結防止温度センサ（既設装置）                                              ４  送風機
５  投光器〔発熱光源機器〕
６  外気導入ダクト
61  凍結防止温度センサ
７  モータダンパ〔経路開閉機器〕
８  送風ダクト
81  温度センサ
９  ファイヤダンパ〔経路開閉機器〕
10  インタロック手段
11  熱媒水往管
12  サプライヘッダ
13  流量調整弁〔経路開閉機器〕
14  熱媒水還管
15  リタンヘッダ
16  逃がし管
17  安全逃し弁
Ｘ  実施例装置
Ｙ  既設装置
【図１】
2005147458.tif 000003
【図２】
2005147458.tif 000004